CN103292989A - 断路器机械特性性能测试方法和系统 - Google Patents
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Abstract
一种断路器机械特性性能测试方法和系统,通过采集断路器动作过程中机械特性的特征量波形,选取预定组数的与所述特征量波形在同一二维平面坐标上的基准特征量值,计算所述特征量波形中和所述基准特征量值相匹配的特征量值到所述基准特征量值的距离,确定特征量值偏差距离;计算所述基准特征量值到所述二维平面坐标原点的距离,所述特征量值偏差距离除以所述基准特征量值到所述二维平面坐标原点的距离,确定归一化偏差距离。用户可以根据计算得到特征量值偏离度和相似度数值,从而评价断路器机械性能,预测断路器机械性能的潜在故障隐患,还可以根据计算得到的特征量值偏差距离,实时地评定断路器的特征量值劣化程度。
Description
技术领域
本发明涉及电气设备性能测试领域,特别是涉及一种断路器机械特性性能测试方法和系统。
背景技术
国内国外调查统计数据显示,断路器操作机构的机械故障在所有故障中占有相当大的比重。制造产品出厂检验和用户检修试验,都把机械特性的测试作为重要的试验项目。对断路器机械状态进行实时监测与故障诊断,能及时了解其工作情况,对于保证断路器的安全运行具有极其重要的现实意义,实现从预防维修到状态检修的转变,以满足电网供电可靠性和经济运行的要求,是各国电力部门亟待解决的问题之一。
一般的断路器机械特性性能测试方法和系统是以门槛值比较为基础的简易判断方法,即根据一些简单参数对断路器有无故障及故障严重程度做出判断和区别。该方法比较单一,难以对断路器机械特性性能做出较为直观且全面的评判,难以预测断路器的潜在故障隐患。
发明内容
基于此,有必要针对机械性能测试技术难以预测断路器的潜在故障隐患问题,提供一种可以较为直观全面测试断路器机械特性性能的断路器机械特性性能测试方法和系统。
一种断路器机械特性性能测试方法,包括步骤:
采集断路器动作过程中机械特性的特征量波形;
选取预定组数的与所述特征量波形在同一二维平面坐标上的基准特征量值,计算所述特征量波形中和所述基准特征量值相匹配的特征量值到所述基准特征量值的距离,确定特征量值偏差距离;
计算所述基准特征量值到所述二维平面坐标原点的距离,所述特征量值偏差距离除以所述基准特征量值到所述二维平面坐标原点的距离,确定归一化偏差距离;
将各个组的归一化偏差距离之和除以预定组数,确定特征量值偏离度。
一种断路器机械特性性能测试系统,包括波形采集单元、特征量值抽取单元和评判计算单元;
所述波形采集单元用于采集断路器动作过程中机械特性的特征量波形;
所述特征量值抽取单元用于选取预定组数的与所述特征量波形在同一二维平面坐标上的基准特征量值;
所述评判计算单元用于计算所述特征量波形中和所述基准特征量值相匹配的特征量值到所述基准特征量值的距离,确定特征量值偏差距离;计算所述基准特征量值到所述二维平面坐标原点的距离,将所述特征量值偏差距离除以所述基准特征量值到所述二维平面坐标原点的距离,确定归一化偏差距离,将各个组的归一化偏差距离之和除以预定组数,确定特征量值偏离度。
上述断路器机械特性性能测试方法和系统,通过所述波形采集单元采集断路器动作过程中机械特性的特征量波形,再通过所述特征量值抽取单元选取预定组数的与所述特征量波形在同一二维平面坐标上的基准特征量值,最后通过所述评判计算单元计算所述特征量波形中和所述基准特征量值相匹配的特征量值到所述基准特征量值的距离,确定特征量值偏差距离;计算所述基准特征量值到所述二维平面坐标原点的距离,再将所述特征量值偏差距离除以所述基准特征量值到所述二维平面坐标原点的距离,确定归一化偏差距离,最终将各个组的归一化偏差距离之和除以预定组数,确定特征量值偏离度。通过特征量值偏离度来判断断路器机械特性性能,特征量值偏离度越小,说明具有相关性的特征量波形在距离上越接近基准波形,相关的机械性能越好,用户可以根据计算得到的特征量值偏离度和相似度数值预测断路器的潜在故障隐患,还可以根据计算的到的特征量值偏差距离,实时地反映断路器的特征量值劣化程度。
附图说明
图1为断路器机械特性性能测试方法其中一种实施例的方法流程图;
图2为断路器机械特性性能测试方法其中一种实施例的实施坐标图;
图3为断路器机械特性性能测试系统其中一种实施例的模块连接图;
图4为断路器机械特性性能测试方法其中另一种实施例的模块连接图。
具体实施方式
如图1所示,一种断路器机械特性性能测试方法,包括步骤:
步骤S110,采集断路器动作过程中机械特性的特征量波形;机械特性的相关参数可以是同期、时间、弹跳、速度、行程、操作电压、反弹、电流、机械操作等各项数据及波形。在本实施例中,断路器动作过程中机械特性主要是断路器合闸线圈中电流的各项数据及波形,实施过程中可以通过检测断路器中合闸线圈的电流,采集断路器合闸过程中电流-时间的的特征量波形,通过特征量波形可以确定断路器合闸过程中合闸线圈的工作状态,进而反映断路器的机械特性状态。
步骤S120,选取预定组数的与所述特征量波形在同一二维平面坐标上的基准特征量值,计算所述特征量波形中和所述基准特征量值相匹配的特征量值到所述基准特征量值的距离,确定特征量值偏差距离;在本实施例中,可以通过断路器本身的型号和出厂信息预先确定基准特征量数值或波形,在基准特征量波形上选取预定组数的基准特征量值,预定组数的数量根据测试本身的精确度要求进行预先设定,计算所述特征量波形中和所述基准特征量值相匹配的特征量值到所述基准特征量值的距离。为了便于理解,下面结合具体的平面坐标图进行讲述,如图2所示,在以(t,i)构成的平面坐标上,以基准特征量值A点(t1基准,i1基准)为圆心,所采集的特征量值在平面坐标上找到对应的A点(t1',i1'),以该点到圆心间的距离作为半径作圆,定义D为采集的特征量值所在的点到基准特征量值的距离为偏差距离,即D1=((t1'-t1基准)2+(i1'-i1基准)2)1/2。
步骤S130,确定特征量值偏差距离和所述基准特征量值到所述二维平面坐标原点的距离,所述特征量值偏差距离除以所述基准特征量值到所述二维平面坐标原点的距离,确定归一化偏差距离;在本实施例中,归一化是一种简化计算的方式,即将有量纲的表达方式经过变换为无量纲的表达式,成为纯量。以偏差距离为分子,以基准特征量值到二维平面坐标原点为分母,相除,确定归一化偏差距离。为了便于理解,下面结合具体的平面坐标图进行讲述,如图2所示,定义归一化偏差距离a1=D1/(t1基准 2+i1基准 2)1/2,则an=Dn/(tn基准 2+in基准 2)1/2,其中n为预定组数。这样使偏差距离的绝对值变成某种相对值关系,简化计算,缩小量值。
步骤S140,将各个组的归一化偏差距离之和除以预定组数,确定特征量值偏离度。在本实施例中,定义特征量值偏离度系数λ=(a1+a2+…+an)/n,其中n为预定组数。特征量值偏离度系数越小,说明具有相关性特征波形在距离上越接近基准波形,性能越好。较之人工智能等断路器状态分析方法,通过特征量值偏离度实现断路器机械特性性能测试相对来说更为简单、方便、直观,且具实用性,采用含波形的特征量值偏差距离分析,能实时地反映断路器的特征量值劣化程度。
上述断路器机械特性性能测试方法,通过采集断路器动作过程中机械特性的特征量波形,再选取预定组数的与所述特征量波形在同一二维平面坐标上的基准特征量值,最后计算所述特征量波形中和所述基准特征量值相匹配的特征量值到所述基准特征量值的距离,确定特征量值偏差距离,计算所述基准特征量值到所述二维平面坐标原点的距离,再将所述特征量值偏差距离除以所述基准特征量值到所述二维平面坐标原点的距离,确定归一化偏差距离,最终将各个组的归一化偏差距离之和除以预定组数,确定特征量值偏离度。通过特征量值偏离度来判断断路器机械特性性能,特征量值偏离度越小,说明具有相关性的特征量波形在距离上越接近基准波形,性能越好,用户可以根据计算得到的特征量值偏离度数值预测断路器的潜在故障隐患,还可以根据计算的到的特征量值偏差距离,实时地反映断路器的特征量值劣化程度。
在其中一个实施例中,所述的断路器机械特性性能测试方法,还包括步骤:对选取的预定组数对应的归一化偏差距离根据时间坐标进行排序,相邻时间点之间的归一化偏差距离差数总和除以预定组数,确定特征量值相似度。在本实施例中,还包括根据各个组的归一化偏差距离,确定特征量值相似度来测试断路器机械特性性能。定义特征量值相似度k=((a2-a1)+(a3-a2)+…+(an-an-1))/n,其中n为预定组数。特征量值相似度越小,说明具有相关性特征波形在相似度方面越接近经典波形,性能越好。采用特征量值相似度大小评定断路器机械特性性能的优劣可以从系统运行整体上诊断断路器的机械在线状态。
在其中一个实施例中,所述的断路器机械特性性能测试方法,还包括步骤:将所述特征量值偏离度与预先设定的数值进行对比,若所述特征量值偏离度大于所述预先设定的数值则发出告警。在本实施例中,还可以预先设定门限值,将所述特征量值偏离度与预先设定的数值进行对比,若所述特征量值偏离度超出预先设定的门限值数值则发出告警,提醒用户断路器机械特性性能变差。
在其中一个实施例中,所述的断路器机械特性性能测试方法,所述断路器动作过程中机械特性的特征量波形包括:分/合闸线圈电流-时间的特征量波形、储能电机电流-时间的特征量波形以及分/合闸过程的位移-时间、速度-时间等特征量波形。机械特性的相关参数可以是同期、时间、弹跳、速度、行程、操作电压、反弹、电流、机械操作等各项数据及波形。在本实施例中,断路器动作过程中机械特性主要是断路器动作过程中电流的各项数据及波形,可以是分/合闸线圈电流和时间的特征量波形、储能电机电流和时间的特征量波形以及分/合闸过程的位移和时间、速度和时间的特征量波形。
如图3所示,在其中一个实施例中,一种断路器机械特性性能测试系统,包括波形采集单元110、特征量值抽取单元120和评判计算单元130;
所述波形采集单元110用于采集断路器动作过程中机械特性的特征量波形;
所述特征量值抽取单元120用于选取预定组数的与所述特征量波形在同一二维平面坐标上的基准特征量值;
所述评判计算单元130用于计算所述特征量波形中和所述基准特征量值相匹配的特征量值到所述基准特征量值的距离,确定特征量值偏差距离,计算所述基准特征量值到所述二维平面坐标原点的距离,将所述特征量值偏差距离除以所述基准特征量值到所述二维平面坐标原点的距离,确定归一化偏差距离,将各个组的归一化偏差距离之和除以预定组数,确定特征量值偏离度。
上述断路器机械特性性能测试方法和系统,通过所述波形采集单元采集断路器动作过程中机械特性的特征量波形,再通过所述特征量值抽取单元选取预定组数的与所述特征量波形在同一二维平面坐标上的基准特征量值,最后通过所述评判计算单元计算所述特征量波形中和所述基准特征量值相匹配的特征量值到所述基准特征量值的距离,确定特征量值偏差距离;计算所述基准特征量值到所述二维平面坐标原点的距离,再将所述特征量值偏差距离除以所述基准特征量值到所述二维平面坐标原点的距离,确定归一化偏差距离,最终将各个组的归一化偏差距离之和除以预定组数,确定特征量值偏离度。通过特征量值偏离度来判断断路器机械特性性能,特征量值偏离度越小,说明具有相关性的特征量波形在距离上越接近基准波形,性能越好,用户可以根据计算得到的特征量值偏离度数值预测断路器的潜在故障隐患,还可以根据计算的到的特征量值偏差距离,实时地反映断路器的特征量值劣化程度。
如图4所示,在其中一个实施例中,所述的断路器机械特性性能测试系统,还包括特征量值相似度计算单元140;
所述特征量值相似度计算单元140用于对选取的预定组数对应的归一化偏差距离根据时间坐标进行排序,相邻时间点之间的归一化偏差距离差数总和除以预定组数,确定特征量值相似度。
如图4所示,在其中一个实施例中,所述的断路器机械特性性能测试系统,还包括对比告警单元150;
所述对比告警单元150用于将所述特征量值偏离度与预先设定的数值进行对比,若所述特征量值偏离度大于所述预先设定的数值则发出告警。
在其中一个实施例中,所述的断路器机械特性性能测试系统,所述断路器动作过程中机械特性的特征量波形包括:分/合闸线圈电流-时间的特征量波形、储能电机电流-时间的特征量波形以及分/合闸过程的位移-时间、速度-时间等特征量波形。
由于所述的断路器机械特性性能测试系统其他部分技术特征与上述方法相同,在此不予赘述。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (8)
1.一种断路器机械特性性能测试方法,其特征在于,包括步骤:
采集断路器动作过程中机械特性的特征量波形;
选取预定组数的与所述特征量波形在同一二维平面坐标上的基准特征量值,计算所述特征量波形中和所述基准特征量值相匹配的特征量值到所述基准特征量值的距离,确定特征量值偏差距离;
计算所述基准特征量值到所述二维平面坐标原点的距离,所述特征量值偏差距离除以所述基准特征量值到所述二维平面坐标原点的距离,确定归一化偏差距离;
将各个组的归一化偏差距离之和除以预定组数,确定特征量值偏离度。
2.根据权利要求1所述的断路器机械特性性能测试方法,其特征在于,还包括步骤:对选取的预定组数对应的归一化偏差距离根据时间坐标进行排序,相邻时间点之间的归一化偏差距离差数总和除以预定组数,确定特征量值相似度。
3.根据权利要求1或2所述的断路器机械特性性能测试方法,其特征在于,还包括步骤:将所述特征量值偏离度与预先设定的数值进行对比,若所述特征量值偏离度大于所述预先设定的数值则发出告警。
4.根据权利要求1或2所述的断路器机械特性性能测试方法,其特征在于,所述断路器动作过程中机械特性的特征量波形包括:分/合闸线圈电流-时间的特征量波形、储能电机电流-时间的特征量波形以及分/合闸过程的位移-时间、速度-时间等特征量波形。
5.一种断路器机械特性性能测试系统,其特征在于,包括波形采集单元、特征量值抽取单元和评判计算单元;
所述波形采集单元用于采集断路器动作过程中机械特性的特征量波形;
所述特征量值抽取单元用于选取预定组数的与所述特征量波形在同一二维平面坐标上的基准特征量值;
所述评判计算单元用于计算所述特征量波形中和所述基准特征量值相匹配的特征量值到所述基准特征量值的距离,确定特征量值偏差距离;计算所述基准特征量值到所述二维平面坐标原点的距离,将所述特征量值偏差距离除以所述基准特征量值到所述二维平面坐标原点的距离,确定归一化偏差距离,将各个组的归一化偏差距离之和除以预定组数,确定特征量值偏离度。
6.根据权利要求5所述的断路器机械特性性能测试系统,其特征在于,还包括特征量值相似度计算单元;
所述特征量值相似度计算单元用于对选取的预定组数对应的归一化偏差距离根据时间坐标进行排序,相邻时间点之间的归一化偏差距离差数总和除以预定组数,确定特征量值相似度。
7.根据权利要求5或6所述的断路器机械特性性能测试系统,其特征在于,还包括对比告警单元;
所述对比告警单元用于将所述特征量值偏离度与预先设定的数值进行对比,若所述特征量值偏离度大于所述预先设定的数值则发出告警。
8.根据权利要求5或6所述的断路器机械特性性能测试系统,其特征在于,所述断路器动作过程中机械特性的特征量波形包括:分/合闸线圈电流-时间的特征量波形、储能电机电流-时间的特征量波形以及分/合闸过程的位移-时间、速度-时间等特征量波形。
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CN103292989B (zh) | 2015-07-08 |
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